無磷涂裝前處理技術在汽車行業中的現狀及問題研究

范敏

【摘 要】無磷轉化處理是以锫鹽類物質為主要原料對金屬基材進行表面處理。較以往磷化處理相比，無磷轉化處理配合無磷脫脂劑使用，不需加溫。轉化處理過程沒有沉渣，操作時間短，控制簡便，且沒有有害重金屬離子，不含磷。處理程序少，可有效減少操作工序，槽液能夠二次使用。其次，能夠有效增強電泳漆對基材的附著力。能夠共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。

【關鍵詞】無磷涂裝前處理技術，汽車行業現狀及問題研究

引言：

汽車涂裝系統的好壞決定了車身與零部件防腐的特性，而金屬基材表面在涂裝前為了滿足涂裝打底的要求，一般采用各種前處理（預處理）的方法，以改善基材表面的一致性，提升與其余涂層的結合力，同時，前處理也將也金屬的最表面轉化到非活潑的狀態，從而達到提升防腐性能的目的。

一、無磷涂裝前處理技術

前處理主要分為物理方法和化學方法兩種。物理方法主要包括拋丸、噴砂、機械打磨、人工打磨、高壓水射流等，化學方法則包括鍍層、轉化膜等。目前廣泛應用的化學前處理方法中，主要分為：1.脫脂（去除金屬制造過程中殘留在表面的油脂、灰塵、汗跡以及附著的金屬屑等）。2.應用一層轉化膜（磷化、非磷化、鉻酸鹽膜、非鉻酸鹽膜）。3.前處理后的清洗。這三大步驟一般需要多達12道左右的工序，從而產生大量的廢水、化學排放及能源消耗。目前國內外主機廠的涂裝工藝中，磷化是廣泛應用的一種方法，其優點是費用低廉、操作方便。但同時也伴有制備過程中的排放物對環境危害大等缺點。越來越多的海外國家已經出臺相應的環保法，對磷化前處理過程予以嚴控。常溫低渣磷化處理技術以及新型無毒環保鋯鹽處理和硅烷處理是綠色表面前處理技術發展的方向和趨勢。新型無磷無鉻轉化處理與磷化及鉻鈍化相比較，在工位數量、處理條件、使用成本以及與漆膜附著力性能方面優勢明顯，并且在環保方面更符合國家對于各汽車涂裝生產企業的要求，可以達到節能減排的目的。

二、氧化鋯轉化膜技術

一種涂裝工藝的氧化鋯前處理檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：對工件進行脫脂水洗處理；在脫脂水洗處理后預定時間內進行氧化鋯的前處理，采用包括H2ZrF6、pH中和劑及去離子水的氧化鋯鍍液；通過可見光光譜儀測定所述氧化鋯鍍液中的化學組分的含量；通過X射線熒光光譜分析和電化學實驗方法結合分析氧化鋯涂層中的化學組分種類及含量。2.根據權利要求1所述的氧化鋯前處理檢測方法，其特征在于，所述預定時間不大于1分鐘。3.根據權利要求1所述的氧化鋯前處理檢測方法，其特征在于，所述H2ZrF6采用工業用的濃度為50%的H2ZrF6。4.根據權利要求1所述的氧化鋯前處理檢測方法，其特征在于，所述H2ZrF6采用去離子水稀釋至0.05-0.2mol/L。5.根據權利要求1所述的氧化鋯前處理檢測方法，其特征在于，所述H2ZrF6采用pH中和劑中和至PH值為2-5

三、硅烷偶聯劑處理

硅烷化處理是近年來出現的一種環保型金屬表面防護技術.該技術基于一種可以水解的帶烷氧基的硅烷試劑（結構通式為：R′nSi（OR″）4-n。其中R′為有機官能團，R″為甲基或乙基），該試劑在含水介質中發生水解生成硅醇SiOH（反應式（1）），并與表面帶羥基的金屬（Me）發生縮合反應實現成膜（反應式（2））；同時硅醇之間亦可發生相互縮合形成網狀結構（反應式（3）），并對金屬起到保護作用[3]。

（2）Si-O-Me 共價鍵分子間的結合力很強，所以產品很穩定，從而可以提高產品的防腐蝕能力。

（3）使用方便，便于控制，槽液為雙組分液體配成，僅需控制pH 值和電導率，無須像磷化液那樣，要控制游離酸、總酸、促進劑、鋅、鎳、錳的含量和溫度等許多參數。

（4）優異的環保性能，無有害重金屬，無渣，廢水排放少，處理容易，如果安裝過濾器及離子交換器，可以做到封閉循環使用。

（5）多種金屬處理工藝：冷軋板、熱鍍鋅板、電鍍鋅板、涂層板、鋁等不同板材可混線處理。

（6）熱耗低。硅烷化可在常溫下進行，僅冬天需加熱到≥15℃，熱能消耗大約為10元/km2。磷化處理溫度需控制在35～40℃（這是涂裝性磷化的最佳溫度），以35℃計算，磷化熱能消耗大約為50元/km2。

（7）廢水處理費用少。以國內1條年生產能力為350萬m2的空調磷化線為例，其廢水處理費用比硅烷化多4.9萬元/年。

四、電泳前處理工藝

電泳前處理設備要求工藝

1.除油酸洗槽

如果選用超聲設備，設備廠家整體做成不銹鋼槽體，如不選用超聲波設備，采用兩個除油酸洗槽更好，以便和磷化配套。均采用塑料槽或內涂玻璃鋼的水泥槽。

2.磷化槽

選用塑料槽或內涂玻璃鋼的水泥槽，槽內設置加溫管，在溫度低于15℃時使用。

3.水洗槽

磷化后一個水洗槽選用和磷化槽一樣的槽體材料，作為清理沉渣的備用槽。

4.去離子水設備

由于自來水電導率過高，會造成電泳漆質量波動過大或電泳漆無法調整，自購純凈水費用過高，如果產量較大時建議上一套去離子水設備，比較經濟實用。

參考文獻：

[1]張宇，馬琳，徐紅哲.無磷涂裝前處理技術在汽車涂裝中的應用[J].現代制造技術與裝備，2016，（3）：95-97.

[2]趙凱利.無磷前處理技術及其在汽車涂裝中的應用[C].//2013年中國汽車工程學會涂裝技術分會學術年會論文集.2013：28-33.

[3]榮光，焦彥艷.全無磷常溫涂裝前處理技術在汽車零部件行業中的開發與應用[C].//第11屆車用涂料與涂裝技術研討會暨2013汽車涂料專委會年會論文集.機械科學研究總院武漢材料保護研究所%，2013：217-219.

[4]姚重慶，裴一慶.汽車磷化生產線改造成硅烷化前處理生產線的分析[J].現代涂料與涂裝，2017，20（9）：57-59，62.

（作者單位：東風悅達起亞汽車有限公司）